KR100452630B1 - Digital broadcasting apparatus and method using the multiple transmitter/receiver antenna - Google Patents
Digital broadcasting apparatus and method using the multiple transmitter/receiver antenna Download PDFInfo
- Publication number
- KR100452630B1 KR100452630B1 KR10-2002-0073022A KR20020073022A KR100452630B1 KR 100452630 B1 KR100452630 B1 KR 100452630B1 KR 20020073022 A KR20020073022 A KR 20020073022A KR 100452630 B1 KR100452630 B1 KR 100452630B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- signal
- digital
- signals
- digital broadcasting
- converting
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/02—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception
- H04L1/06—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception using space diversity
- H04L1/0618—Space-time coding
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
- H04L1/0041—Arrangements at the transmitter end
- H04L1/0042—Encoding specially adapted to other signal generation operation, e.g. in order to reduce transmit distortions, jitter, or to improve signal shape
Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
본 발명은 다중 안테나를 이용한 디지털 방송 시스템 및 그 방법에 관한 것임.The present invention relates to a digital broadcasting system and a method using multiple antennas.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention
본 발명은, 방송국의 송신장치에서 시공간 부호화기(space-time encoder)와 다수의 송신 안테나를 통해 신호를 전송하고, 수신장치에서 송신장치로부터 전송된 신호를 다수의 수신 안테나와 하나의 신호 처리기를 통해 조합함으로써 다이버시티 이득을 높이기 위한 디지털 방송 시스템 및 그 방법을 제공하고자 함.The present invention transmits a signal through a space-time encoder and a plurality of transmitting antennas in a transmitting apparatus of a broadcasting station, and transmits a signal transmitted from the transmitting apparatus in a receiving apparatus through a plurality of receiving antennas and one signal processor. Combining to provide a digital broadcasting system and a method for increasing the diversity gain.
3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention
본 발명은, 송신 디지털 방송 시스템에 있어서, 영상신호 및 음성신호를 디지털화한 후 각각 압축기법을 사용하여 압축하고, 부가데이터와 다중화하여 디지털 데이터 열로 변환시키기 위한 다중화수단; 상기 다중화수단으로부터의 디지털 데이터 열을 공중파를 통해 송출하는 경우 채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위한 오류정정 부호화수단; 상기 오류정정 부호화수단에 의해 오류정정 부호화된 디지털 방송신호를 페이딩 채널환경에서 강건함을 갖도록 시/공간적으로 부호화하기 위한 시공간 부호화수단; 시공간 부호화된 디지털 방송신호를 공중파를 통해 송출하기 위한 신호로 변환시키는 다수의 변조수단; 디지털 변조된 신호 각각을 무선주파수(RF)로 변환시키고 고출력 증폭시키기 위한 다수의 주파수 변환 및 증폭수단; 및 증폭된 디지털 방송신호 각각을 방사하기 위한 다수의 송신수단을 포함함.The present invention provides a transmission digital broadcasting system, comprising: multiplexing means for digitizing a video signal and an audio signal, and then compressing each of the video signals and audio signals by using a compression method and multiplexing the additional data into a digital data stream; Error correction encoding means for correcting an error caused by a channel when transmitting the digital data stream from the multiplexing means via airwaves; Space-time encoding means for encoding the digital broadcast signal error-corrected and encoded by the error-correcting encoding means in time and space so as to be robust in a fading channel environment; A plurality of modulation means for converting the space-time encoded digital broadcast signal into a signal for transmitting over air waves; A plurality of frequency converting and amplifying means for converting each of the digitally modulated signals to radio frequency (RF) and for high power amplification; And a plurality of transmission means for radiating each of the amplified digital broadcast signals.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
본 발명은 디지털 방송 서비스 등에 이용됨.The present invention is used in digital broadcasting services.
Description
본 발명은 다중 송수신 안테나를 사용하는 디지털 방송 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방송국의 송신장치에서 시공간 부호화기(space-time encoder)와 다수의 송신 안테나를 통해 신호를 전송하고, 수신장치에서 송신장치로부터 전송된 신호를 다수의 수신 안테나와 하나의 신호 처리기를 통해 조합함으로써 다이버시티 이득을 얻는 디지털 방송 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital broadcasting apparatus using a multiple transmit and receive antenna and a method thereof, and more particularly, to a signal transmitting apparatus through a space-time encoder and a plurality of transmitting antennas in a transmitting apparatus of a broadcasting station, and a receiving apparatus. The present invention relates to a digital broadcasting system and a method for obtaining diversity gain by combining signals transmitted from a transmitting apparatus through a plurality of receiving antennas and a signal processor.
일반적으로, 차세대 디지털 방송의 목표는 높은 이동성을 가지며 사용자에게 많은 데이터(예를 들면, 고화질 방송)를 서비스하는 것이다. 그러나, 디지털 방송에서는 다중 경로(multi-path) 채널, 도플러(doppler) 효과, 다른 신호와의 간섭 등에 의해서 수신성능이 저하된다.In general, the goal of next-generation digital broadcasting is to provide high mobility and service a large amount of data (eg, high definition broadcasting) to users. However, in digital broadcasting, reception performance is degraded due to a multi-path channel, a Doppler effect, interference with other signals, and the like.
따라서, 이러한 성능저하를 줄이고 주파수 측면에서 효율적으로 신호를 전송하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.Therefore, studies are being actively conducted to reduce such performance degradation and to efficiently transmit signals in terms of frequency.
그럼에도 불구하고, 지금까지의 아날로그 혹은 디지털방송 시스템은 하나의 송신 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용하여 구성되는 것이 대부분이었으나, 최근에 디지털 방송 시스템에서 다수의 수신 안테나를 이용하여 채널 용량를 극대화하기 위한 기술들이 주로 개발되어 왔다. 이러한 다중 수신 안테나 기법에서는 독립적으로 페이딩(fading)을 겪은 신호들을 수신기에서 결합하여 다이버시티(diversity) 이득을 얻는 것으로 최근에 이에 대한 연구가 많은 관심을 끌고 있다. 그러나, 지금까지의 디지털 방송 시스템에서 이러한 다이버시티 이득을 얻기 위한 연구 결과는 하나의 송신 안테나에서 방송신호를 송출하는 것을 기본으로 하였다.Nevertheless, the conventional analog or digital broadcasting system has been mostly composed of one transmitting antenna and one receiving antenna. However, in recent years, a technique for maximizing channel capacity using multiple receiving antennas in a digital broadcasting system. Have been mainly developed. In such a multiple receive antenna technique, a diversity gain is obtained by combining signals that have undergone independent fading at a receiver, and research on this has recently attracted much attention. However, the research results for obtaining such diversity gain in the digital broadcasting system have been based on transmitting a broadcast signal from one transmitting antenna.
그럼, 기존의 디지털 방송 시스템에서 사용되는 한 개의 송신 안테나와 다수의 수신 안테나를 이용한 다이버시티 기법에 관해 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.Next, a diversity scheme using one transmit antenna and multiple receive antennas used in the existing digital broadcasting system will be described with reference to FIG. 1.
도 1 은 1개의 송신 안테나와 M개의 수신 안테나를 사용하는 디지털 방송 시스템의 구조를 나타낸다.1 shows a structure of a digital broadcasting system using one transmit antenna and M receive antennas.
도 1을 참조하면, 기존 방송 시스템은 영상신호 및 음성신호를 디지털화한 후 각각 압축기법을 사용하여 압축하고 부가데이터 등과 다중화(multiplexing)하여 디지털 데이터 열로 변환시키는 소스 부호기 및 다중화기(101), 소스 부호기 및 다중화기(101)로부터의 디지털 데이터 열을 공중파를 통해 송출하기 위한 신호로 변환시키는 디지털 변조기(오류정정 부호화기 포함)(102), 디지털 변조기(102)를 통해 변조된 신호를 적절한 무선주파수(RF : Radio Frequency)로 변환시키고 고출력 증폭시키는 주파수 상향기 및 고출력 증폭기(103), 고출력으로 증폭된 신호를 방사하는 하나의 송신 안테나(104)를 구비한 송신장치와, 송신된 신호를 수신하는 M개의 수신 안테나(105), M개의 수신 안테나(105)를 통해 수신된 RF 신호를 기저대역으로 변환시키는 M개의 주파수 하향기 및 디지털 복조기(106), 기저대역으로 변환된 신호로부터 채널을 추정하는 M개의 채널 추정기(channel estimator)(107), M개의 채널 추정기(107)로부터 추정된 채널특성과 수신된 신호를 조합하여 다이버시티 이득을 얻는 신호 처리기(108), 신호 처리기(108)로부터 나온 신호를 오류정정과 함께 디지털 데이터 열로 복원하는 오류정정 복호화기(109), 오류정정 복호화기(109)를 통해 복원된 디지털 데이터 열을 영상신호, 음성신호, 그리고 부가데이터로 분리하고 압축된 신호를 풀어내는 역다중화기 및 소스 복호화기(110)로 구비한 수신장치로 구성된다.Referring to FIG. 1, a conventional broadcasting system digitizes a video signal and an audio signal, compresses each using a compression method, and multiplexes the additional data and the like to convert the digital data stream into a digital coder and a multiplexer 101. A digital modulator (including error correction encoder) 102 which converts the digital data strings from the encoder and multiplexer 101 into a signal for transmission over airwaves, and converts the signal modulated by the digital modulator 102 into an appropriate radio frequency ( Transmitter including a frequency uplinker and a high power amplifier 103 for converting into RF (Radio Frequency) and amplifying high output, one transmitting antenna 104 for radiating a signal amplified at high output, and an M for receiving the transmitted signal. Receive antennas 105, M frequency downlinkers and decodes for converting the RF signals received through the M receive antennas 105 to baseband Diversity demodulator 106, M channel estimator 107 for estimating a channel from the baseband transformed signal, and channel characteristics estimated from M channel estimator 107 and received signals The signal processor 108 gaining the gain, the error correction decoder 109 for restoring the signal from the signal processor 108 into the digital data string together with the error correction, and the digital data string restored through the error correction decoder 109 The receiver comprises a demultiplexer and a source decoder 110 for separating a video signal, an audio signal, and additional data and extracting a compressed signal.
상기와 같은 구성을 갖는 기존의 디지털 방송 시스템은 하나의 송신 안테나(104)만을 이용함으로써 다이버시티 이득이 떨어지는 문제점이 있다.The existing digital broadcasting system having the above configuration has a problem in that diversity gain is lowered by using only one transmit antenna 104.
따라서, 하나의 송신 안테나(104)만을 사용하는 기존의 방송 시스템을 개선하여, 방송국의 송신장치에서 다수의 안테나를 통해 전송된 신호를 다중 수신 안테나와 신호처리 기술을 병합한다면, 다이버시티 이득을 크게 향상시킬 수 있으므로, 이에 대한 방안이 절실히 요구된다.Therefore, if the conventional broadcasting system using only one transmitting antenna 104 is improved, and the signal transmitted through the plurality of antennas is merged with the multiple receiving antennas and the signal processing technique in the transmitting apparatus of the broadcasting station, the diversity gain is greatly increased. Since it can be improved, a solution for this is urgently needed.
본 발명은, 상기한 바와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 방송국의 송신장치에서 시공간 부호화기(space-time encoder)와 다수의 송신 안테나를 통해 신호를 전송하고, 수신장치에서 송신장치로부터 전송된 신호를 다수의 수신안테나와 하나의 신호 처리기를 통해 조합함으로써 다이버시티 이득을 높이기 위한 디지털 방송 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to meet the above requirements, and transmits a signal through a space-time encoder and a plurality of transmitting antennas in a transmitting apparatus of a broadcasting station, and is transmitted from the transmitting apparatus in the receiving apparatus. It is an object of the present invention to provide a digital broadcasting system and a method for increasing diversity gain by combining signals through a plurality of reception antennas and a signal processor.
도 1 은 종래기술에 따른 1개의 송신 안테나와 M개의 수신 안테나를 사용하는 디지털 방송 시스템의 구성도.1 is a block diagram of a digital broadcasting system using one transmitting antenna and M receiving antennas according to the prior art.
도 2 는 본 발명에 따른 M개의 송신 안테나와 N개의 수신 안테나를 사용하는 디지털 방송 시스템의 일실시예 구성도.2 is a diagram illustrating an embodiment of a digital broadcasting system using M transmit antennas and N receive antennas according to the present invention.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 2개의 송신 안테나와 2개의 수신 안테나를 사용하는 디지털 방송 시스템의 구성도.3 is a block diagram of a digital broadcasting system using two transmitting antennas and two receiving antennas according to an embodiment of the present invention.
도 4 는 상기 도 3의 신호 처리기의 상세 구성도.4 is a detailed configuration diagram of the signal processor of FIG. 3.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
201 : 소스 부호화기 및 다중화기 202 : 오류정정 부호화기201: source encoder and multiplexer 202: error correction encoder
203 : 시공간 부호화기 204 : 디지털 변조기203: space-time encoder 204: digital modulator
205 : 주파수 상향기 및 고출력 증폭기 206 : 송신 안테나205: frequency booster and high power amplifier 206: transmit antenna
207 : 수신 안테나207: receiving antenna
208 : 주파수 하향기 및 디지털 복조기 209 : 채널 추정기208: frequency downlink and digital demodulator 209: channel estimator
210 : 신호 처리기 211 : 오류정정 복호화기210: signal processor 211: error correction decoder
212 : 역다중화기 및 소스 복호화기212 demultiplexer and source decoder
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 송신 디지털 방송 시스템에 있어서, 영상신호 및 음성신호를 디지털화한 후 각각 압축기법을 사용하여 압축하고, 부가데이터와 다중화하여 디지털 데이터 열로 변환시키기 위한 다중화수단; 상기 다중화수단으로부터의 디지털 데이터 열을 공중파를 통해 송출하는 경우 채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위한 오류정정 부호화수단; 상기 오류정정 부호화수단에 의해 오류정정 부호화된 디지털 방송신호를 페이딩 채널환경에서 강건함을 갖도록 시/공간적으로 부호화하기 위한 시공간 부호화수단; 시공간 부호화된 디지털 방송신호를 공중파를 통해 송출하기 위한 신호로 변환시키는 다수의 변조수단; 디지털 변조된 신호 각각을 무선주파수(RF)로 변환시키고 고출력 증폭시키기 위한 다수의 주파수 변환 및 증폭수단; 및 증폭된 디지털 방송신호 각각을 방사하기 위한 다수의 송신수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a transmission digital broadcasting system, comprising: multiplexing means for digitizing a video signal and an audio signal, and then compressing each of the video and audio signals by using a compression method and multiplexing the additional data into a digital data stream; Error correction encoding means for correcting an error caused by a channel when transmitting the digital data stream from the multiplexing means via airwaves; Space-time encoding means for encoding the digital broadcast signal error-corrected and encoded by the error-correcting encoding means in time and space so as to be robust in a fading channel environment; A plurality of modulation means for converting the space-time encoded digital broadcast signal into a signal for transmitting over air waves; A plurality of frequency converting and amplifying means for converting each of the digitally modulated signals to radio frequency (RF) and for high power amplification; And a plurality of transmission means for radiating each of the amplified digital broadcast signals.
그리고, 본 발명은 수신 디지털 방송 시스템에 있어서, 다수의 송신 안테나가 공중파를 통해 송신한 디지털 방송신호를 수신하기 위한 다수의 수신수단; 상기 다수의 수신수단을 통해 수신된 무선주파수(RF) 신호 각각을 기저대역으로 변환시키기 위한 다수의 주파수 변환 및 복조수단; 기저대역으로 변환된 신호 각각으로부터 채널을 추정하기 위한 다수의 채널 추정수단; 상기 다수의 채널 추정수단에서추정된 채널특성과 수신된 신호를 조합하여 다이버시티 이득을 얻기 위한 신호 처리수단; 상기 신호 처리수단의 출력 신호를 오류정정과 함께 디지털 데이터 열로 복원하기 위한 오류정정 복호화수단; 및 상기 오류정정 복호화수단을 통해 복원된 디지털 데이터 열을 역다중화하여 영상신호, 음성신호, 그리고 부가데이터로 분리하고, 압축된 신호를 풀기 위한 역다중화수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a receiving digital broadcasting system, comprising: a plurality of receiving means for receiving a digital broadcasting signal transmitted by air by a plurality of transmitting antennas; A plurality of frequency converting and demodulating means for converting each of the radio frequency (RF) signals received through the plurality of receiving means into basebands; A plurality of channel estimating means for estimating a channel from each of the baseband converted signals; Signal processing means for combining the channel characteristics estimated by the plurality of channel estimation means with the received signal to obtain a diversity gain; Error correction decoding means for restoring an output signal of the signal processing means to a digital data sequence together with error correction; And demultiplexing means for demultiplexing the digital data sequence reconstructed by the error correction decoding means into a video signal, an audio signal, and additional data, and decompressing the compressed signal.
한편, 본 발명은 디지털 방송 시스템에 적용되는 송신 디지털 방송 방법에 있어서, 영상신호 및 음성신호를 디지털화하여 압축하고, 부가데이터와 다중화하여 디지털 데이터 열로 변환시키는 제 1 단계; 상기 디지털 데이터 열을 공중파를 통해 송출하는 경우 채널에 의해 발생하는 오류를 정정하고, 오류정정 부호화된 디지털 방송신호를 페이딩 채널환경에서 강건함을 갖도록 시공간적으로 부호화하는 제 2 단계; 시공간 부호화된 디지털 방송신호를 공중파를 통해 송출하기 위한 신호로 심볼구간별로 변환시켜, 디지털 변조된 신호 각각을 무선주파수(RF)로 변환시키고 고출력 증폭시키는 제 3 단계; 및 증폭된 디지털 방송신호 각각을 다수의 송신 안테나를 통해 공중파로 전송하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.On the other hand, the present invention provides a transmission digital broadcasting method applied to a digital broadcasting system, comprising: a first step of digitizing and compressing a video signal and an audio signal, multiplexing the additional data and converting the same into additional data; A second step of correcting an error generated by a channel when the digital data sequence is transmitted through airwaves, and encoding the error correction coded digital broadcast signal to be robust in a fading channel environment; A third step of converting the space-time encoded digital broadcast signal into a signal for transmitting over the air wave by symbol period, converting each of the digitally modulated signals into radio frequency (RF) and high output amplifying; And a fourth step of transmitting each of the amplified digital broadcast signals through air through a plurality of transmit antennas.
그리고, 본 발명은 디지털 방송 시스템에 적용되는 수신 디지털 방송 방법에 있어서, 다수의 송신 안테나를 통해 송신된 디지털 방송신호를 다수의 수신 안테나를 통해 수신하는 제 1 단계; 수신된 무선주파수(RF) 신호 각각을 기저대역으로 변환시키고, 기저대역으로 변환된 신호 각각으로부터 채널을 추정하여, 추정된 채널특성과 수신된 신호를 조합하여 다이버시티 이득을 얻는 제 2 단계; 및 다이버시티 이득을 얻은 디지털 방송신호를 오류정정과 함께 디지털 데이터 열로 복원한 후, 복원된 디지털 데이터 열을 역다중화하여 영상신호, 음성신호, 그리고 부가데이터로 분리하고, 압축된 신호를 푸는 제 3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a receiving digital broadcasting method applied to a digital broadcasting system, comprising: a first step of receiving a digital broadcasting signal transmitted through a plurality of transmitting antennas through a plurality of receiving antennas; Converting each of the received radio frequency (RF) signals to a baseband, estimating a channel from each of the signals converted to the baseband, and combining diversity of the estimated channel characteristics with the received signal to obtain a diversity gain; And a third method of recovering the digital broadcast signal having the diversity gain into a digital data sequence with error correction, demultiplexing the recovered digital data sequence into a video signal, an audio signal, and additional data to solve the compressed signal. Characterized in that it comprises a step.
본 발명은 하나의 송신 안테나를 사용하는 기존의 방송 시스템을 개선하여 송신장치에서 시공간 부호기와 다수의 송신 안테나를 사용하여 신호를 전송하고, 수신장치에서 송신장치로부터 전송된 신호를 다수의 수신 안테나와 하나의 신호 처리기를 통해 조합함으로써 다이버시티 이득을 증가시켜 디지털 방송신호의 다중경로(multi-path) 채널, 도플러(doppler) 효과, 다른 신호와의 간섭 등의 채널환경 하에서의 수신율을 증가시킬 수 있다.The present invention improves an existing broadcasting system using one transmitting antenna to transmit a signal using a space-time encoder and a plurality of transmitting antennas in a transmitting apparatus, and transmits a signal transmitted from the transmitting apparatus to a plurality of receiving antennas. By combining through one signal processor, the diversity gain can be increased to increase reception rate under a channel environment such as a multi-path channel, a Doppler effect, and interference with other signals of the digital broadcast signal.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 는 본 발명에 따른 M개의 송신 안테나와 N개의 수신 안테나를 사용하는 디지털 방송 시스템의 일실시예 구성도이다.2 is a diagram illustrating an embodiment of a digital broadcasting system using M transmit antennas and N receive antennas according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디지털 방송 시스템은, 디지털 방송 송신장치에서 시공간 부호화기(203)와 다수의 송신 안테나(206)를 통해 신호를 전송하고, 디지털 방송 수신장치에서 송신장치로부터 전송된 신호를 다수의 수신 안테나(207)와 하나의 신호 처리기(210)를 통해 조합함으로써 다이버시티 이득을높일 수 있다.As shown in FIG. 2, the digital broadcasting system according to the present invention transmits a signal through a space-time encoder 203 and a plurality of transmitting antennas 206 in a digital broadcasting transmitting apparatus, and transmits a signal from the transmitting apparatus in the digital broadcasting receiving apparatus. Diversity gain can be increased by combining the transmitted signals through multiple receive antennas 207 and one signal processor 210.
상기 디지털 방송 송신장치는, 영상신호 및 음성신호를 디지털화한 후 각각 압축기법을 사용하여 압축하고, 부가데이터와 다중화하여 디지털 데이터 열로 변환시키기 위한 소스 부호화기 및 다중화기(201)와, 소스 부호화기 및 다중화기(201)로부터의 디지털 데이터 열을 공중파를 통해 송출하는 경우 채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위한 오류정정 부호화기(202)와, 오류정정 부호화기(202)에 의해 오류정정 부호화된 디지털 방송신호를 페이딩 채널환경에서 강건함을 갖도록 시/공간적으로 부호화하기 위한 시공간 부호화기(203)와, 시공간 부호화된 디지털 방송신호를 공중파를 통해 송출하기 위한 신호로 변환시키는 N개의 디지털 변조기(204)와, 디지털 변조된 신호 각각을 무선주파수(RF)로 변환시키고 고출력 증폭시키기 위한 N개의 주파수 상향기 및 고출력 증폭기(205)와, 증폭된 디지털 방송신호 각각을 방사하기 위한 N개의 송신 안테나(206)를 포함한다.The digital broadcast transmitter includes a source encoder and a multiplexer 201, a source encoder and a multiplexer for digitizing a video signal and an audio signal, and then compressing each of the video and audio signals by using a compression method and multiplexing the additional data into a digital data stream. The error correction encoder 202 for correcting an error generated by a channel when the digital data string from the firearm 201 is transmitted through the airwaves, and the digital broadcast signal error corrected and encoded by the error correction encoder 202 are used. A space-time encoder 203 for encoding time and space for robustness in a fading channel environment, N digital modulators 204 for converting a space-time encoded digital broadcast signal into a signal for transmitting over airwaves, and digital modulation N frequency boosters for converting each signal into radio frequency (RF) and for high power amplification And a high output amplifier 205 and N transmit antennas 206 for radiating each of the amplified digital broadcast signals.
또한, 상기 디지털 방송 수신장치는, N개의 송신 안테나(206)가 공중파를 통해 송신한 디지털 방송신호를 수신하기 위한 M개의 수신 안테나(207)와, M개의 수신 안테나(207)를 통해 수신된 무선주파수(RF) 신호 각각을 기저대역으로 변환시키기 위한 M개의 주파수 하향기 및 디지털 복조기(208)와, 기저대역으로 변환된 신호 각각으로부터 채널을 추정하기 위한 M개의 채널 추정기(209)와, M개의 채널 추정기(209)에서 추정된 채널특성과 수신된 신호를 조합하여 다이버시티 이득을 얻기 위한 하나의 신호 처리기(210)와, 신호 처리기(210)의 출력 신호를 오류정정과 함께 디지털 데이터 열로 복원하기 위한 오류정정 복호화기(211)와, 오류정정 복호화기(211)를 통해 복원된 디지털 데이터 열을 역다중화하여 영상신호, 음성신호, 그리고 부가데이터로 분리하고, 압축된 신호를 풀기 위한 역다중화기 및 소스 복호화기(212)를 포함한다.In addition, the digital broadcast receiver includes: M receive antennas 207 for receiving digital broadcast signals transmitted by the N transmit antennas 206 through airwaves, and wireless received through the M receive antennas 207. M frequency downlink and digital demodulator 208 for converting each of the frequency (RF) signals to baseband, M channel estimator 209 for estimating a channel from each of the baseband converted signals, and M Restoring an output signal of the signal processor 210 with error correction and a signal processor 210 to obtain a diversity gain by combining the channel characteristics estimated by the channel estimator 209 with the received signal. The error correction decoder 211 and the digital data sequence restored by the error correction decoder 211 are demultiplexed into a video signal, an audio signal, and additional data, and a compressed scene A demultiplexer and a source decoder 212 for solving the call.
우선, 디지털 방송 송신장치에서는 소스 부호화기 및 다중화기(201)를 통해 다중화된 영상, 음성 및 부가 데이터의 디지털 데이터 열을 오류정정 부호화기(202)를 통해 부호화하고, 공중파를 통해 전송함에 있어 디지털 변조된 신호가 페이딩 채널환경에서 다이버시티 이득을 갖도록 시공간 부호화기(203)에서 시간과 공간적으로 부호화한다. 이후에, 시공간 부호화된 신호를 N개의 디지털 변조기(204), 주파수 상향기 및 고출력 증폭기(205), 그리고 N개의 송신 안테나(206)를 통해 공중파로 전송한다.First, in a digital broadcast transmitter, a digital data stream of video, audio, and additional data multiplexed through a source encoder and a multiplexer 201 is encoded through an error correction encoder 202, and digitally modulated in transmission over airwaves. The space-time encoder 203 encodes time and space so that the signal has diversity gain in a fading channel environment. Thereafter, the space-time encoded signal is transmitted over the air through the N digital modulator 204, the frequency uplinker and the high power amplifier 205, and the N transmit antennas 206.
한편, 디지털 방송 수신장치에서는 공중파를 통해 N개의 송신 안테나(206)가 송신하는 디지털 방송신호를 M개의 수신 안테나(207)를 통해 수신하여, M개의 수신 안테나(207)를 통해 수신된 디지털 방송신호를 각각 M개의 주파수 하향기 및 디지털 복조기(208)에서 기저대역의 신호로 변환하고 M개의 채널 추정기(209)에서 공중파 채널특성을 추정하여, 추정된 채널특성들과 수신된 디지털 방송신호들을 하나의 신호 처리기(210)에서 조합하여 다이버시티 이득을 얻는다. 이후에, 신호 처리기(210)의 출력 신호를 오류정정 복호화기(211)에서 오류정정과 함께 디지털 데이터 열로 복원하고, 역다중화기 및 소스 복호화기(212)에서 오류정정 복호화기(211)를 통해 복원된 디지털 데이터 열을 역다중화하여 영상신호, 음성신호, 그리고 부가데이터로 분리하고, 압축된 신호를 푼다.Meanwhile, the digital broadcast receiver receives digital broadcast signals transmitted by the N transmit antennas 206 through the M receive antennas 207 through air waves, and receives the digital broadcast signals received through the M receive antennas 207. Are converted into baseband signals by M frequency downlinkers and digital demodulators 208, and the air channel characteristics are estimated by M channel estimators 209, and the estimated channel characteristics and received digital broadcast signals are The combination is obtained in the signal processor 210 to obtain diversity gain. Subsequently, the output signal of the signal processor 210 is restored by the error correction decoder 211 to the digital data sequence together with the error correction, and the demultiplexer and the source decoder 212 are restored by the error correction decoder 211. Demultiplexed digital data stream is separated into video signal, audio signal and additional data, and decompressed compressed signal.
그럼, 보다 바람직한 실시예로서, 도 3을 참조하여 2개의 송신 안테나와 2개의 수신 안테나를 사용하는 Alamouti의 구조를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Then, as a more preferred embodiment, the structure of Alamouti using two transmit antennas and two receive antennas will be described in more detail with reference to FIG. 3.
먼저, 소스 부호화기 및 다중화기(301)에서 영상신호 및 음성신호를 디지털화한 후 각각 압축기법을 사용하여 압축하고, 부가데이터 등과 다중화(multiplexing)된 디지털 데이터 열은 공중파를 통해 송출하는 경우 채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위한 오류정정 부호화기(302)를 통과하며, 오류정정 부호화된 신호는 페이딩 채널 환경에서 강건함을 가질 수 있도록 Alamouti 구조를 갖는 시공간 부호화기(303)를 통과하게 된다.First, in the source encoder and the multiplexer 301, the video signal and the audio signal are digitized and then compressed using a compression method, respectively. The digital data stream multiplexed with additional data and the like is transmitted by a channel when transmitted over the airwave. The error correction coder 302 passes through the error correction coder 302 for correcting an error, and the error corrected coded signal passes through the space-time coder 303 having an Alamouti structure to be robust in a fading channel environment.
이때, 시간 t에서 디지털 변조기0(304-1)으로 들어가는 신호를 s0, 디지털 변조기1(304-2)로 들어가는 신호를 s1이라 두고, 다음 심벌 구간(시간 t+T) 동안 디지털 변조기0(304-1)으로 들어가는 신호를 (), 디지털 변조기1(304-2)로 들어가는 신호를이라 가정하자. 여기서, *는 켤레복소수(complex conjugate)이다.At this time, the signal entering the digital modulator 0 (304-1) at time t is s 0 , the signal entering the digital modulator 1 (304-2) is s 1 , and the digital modulator 0 during the next symbol period (time t + T). Signal to (304-1) ( ), The signal entering the digital modulator 1 304-2 Let's assume Where * is a complex conjugate.
여기서, Alamouti의 시공간 부호화기(303)를 통과하여 디지털 변조기0(304-1)과 디지털 변조기1(304-2)에 입력되는 신호는 하기의 [표 1]과 같다.Here, the signals input to the digital modulator 0 304-1 and the digital modulator 1 304-2 through the space-time coder 303 of Alamouti are shown in Table 1 below.
시공간 부호화된 디지털 방송신호를 공중파를 통해 송출하기 위한 신호로 변환시키기 위하여 2개의 디지털 변조기(304), 2개의 주파수 상향기 및 고출력 증폭기(305)를 통해 적절한 무선주파수(RF)로 변환되고 고출력으로 증폭된다. 이때, 주파수 상향 및 증폭된 디지털 방송신호는 2개의 송신 안테나(306)를 통해 방사되어 공중파 채널을 통해 2개의 수신 안테나(307)로 각각 입력된다.In order to convert the space-time encoded digital broadcast signal into a signal for transmission over airwaves, it is converted into an appropriate radio frequency (RF) through two digital modulators 304, two frequency uplinkers, and a high power amplifier 305, Is amplified. At this time, the frequency up and amplified digital broadcast signals are radiated through the two transmit antennas 306 and input to the two receive antennas 307 through the airwave channel, respectively.
시간 t에서 수신 안테나0(307-1)과 송신 안테나0(306-1), 송신 안테나1(206-2) 사이의 채널을 각각 h0(t), h1(t), 수신 안테나1(307-2)과 송신 안테나0(306-1), 송신 안테나1(306-2) 사이의 채널을 각각 h2(t), h3(t)라 가정하자. 그리고, 연속하는 두 심벌 사이(T)에서 페이딩이 일정하다고 가정하면 채널은 하기의 [수학식 1]과 같다.At time t, the channels between receive antenna 0 307-1, transmit antenna 0 306-1, and transmit antenna 1 206-2 are respectively h 0 (t), h 1 (t), and receive antenna 1 ( Assume that the channels between 307-2, transmit antenna 0 306-1, and transmit antenna 1 306-2 are h 2 (t) and h 3 (t), respectively. In addition, assuming that fading is constant between two consecutive symbols (T), the channel is represented by Equation 1 below.
2개의 수신 안테나(307)를 통해 각각 수신된 RF 신호는 두 개의 주파수 하향기 및 디지털 복조기(308)를 통해 각각 기저대역으로 변환된다. 여기서, 시간 t에 주파수 하향기 및 디지털 복조기0(308-1)를 통과한 신호를 r0, 주파수 하향기 및 디지털 복조기1(308-2)을 통과한 신호를 r2라 가정하고, 다음 심벌 구간(시간 t+T)동안 주파수 하향기 및 디지털 복조기0(308-1)을 통과한 신호를 r1, 주파수 하향기 및 디지털 복조기1(308-2)을 통과한 신호를 r3라 가정하면, 2개의 주파수 하향기 및 디지털 복조기(308)를 통과한 신호는 하기의 [표 2]와 같다.RF signals received through the two receive antennas 307, respectively, are converted to baseband through two frequency downlinkers and digital demodulators 308, respectively. Here, it is assumed that the signal passed through the frequency downlinker and digital demodulator 0 308-1 at time t is r 0 , and the signal passed through the frequency downlinker and digital demodulator 1 308-2 is r 2 , and the next symbol Assume that the signal passed through the frequency downlinker and digital demodulator 0 308-1 during the period (time t + T) is r 1 , and the signal passed through the frequency downlinker and digital demodulator 1 308-2 is r 3 . The signals passing through the two frequency downlinkers and the digital demodulator 308 are shown in Table 2 below.
그런데, 잡음과 간섭신호가 각각의 수신 안테나(307-1,307-2)를 통해 수신된 신호에 더해지므로 주파수 하향기 및 디지털 복조기(308)를 통과한 신호는 하기의 [수학식 2]와 같다.However, since the noise and the interference signal are added to the signals received through the respective reception antennas 307-1 and 307-2, the signal passing through the frequency downlinker and the digital demodulator 308 is expressed by Equation 2 below.
상기 [수학식 2]에서, n0, n1, n2, n3은 복소 잡음 및 간섭이다.In Equation 2, n 0 , n 1 , n 2 , and n 3 are complex noise and interference.
두 개의 채널 추정기(309)가 완벽하게 작동하여 h0, h1, h2, h3을 복원해 낸다고 가정하면, 신호 처리기(310)에 의해 생성된 신호와는 하기의 [수학식3]과 같고, 신호 처리기(310)의 상세 구조는 하기의 도 4와 같다.Assuming the two channel estimators 309 are fully functional to recover h 0 , h 1 , h 2 , and h 3 , the signal generated by the signal processor 310 Wow Is shown in Equation 3 below, and the detailed structure of the signal processor 310 is shown in FIG.
신호 처리기(310)의 동작 과정을 자세히 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the signal processor 310 in detail as follows.
먼저, 도 4의 덧셈기1(401)과 덧셈기2(402)에서는 입력 신호(r0, r1, r2, r3)와 채널 정보(h0, h1, h2, h3)를 이용하여 하기의 [수학식 4]와 같은 덧셈기(401,402) 출력신호를 생성한다.First, in the adder 1 401 and the adder 2 402 of FIG. 4, input signals r 0 , r 1 , r 2 , r 3 and channel information h 0 , h 1 , h 2 , and h 3 are used. To generate the output signals of the adders 401 and 402 as shown in Equation 4 below.
이후, 덧셈기3(403)에서는 채널 정보(h0, h1, h2, h3)를 이용하여 하기의 [수학식 5]와 같은 각각의 채널 정보의 크기의 자승의 합을 계산한다.Subsequently, the adder 3 (403) calculates the sum of squares of the magnitude of each channel information as shown in [Equation 5] using the channel information h 0 , h 1 , h 2 , and h 3 .
이후, 곱셈기1(404), 곱셈기2(405)에서는 덧셈기1(401), 덧셈기2(402)의 출력을 덧셈기3(403)의 출력으로 각각 나눔으로써, 상기의 [수학식 3]과 같은 신호 처리기(310)의 출력와을 획득한다.Subsequently, in the multiplier 1 404 and the multiplier 2 405, the outputs of the adder 1 401 and the adder 2 402 are divided by the output of the adder 3 403, respectively. Output of processor 310 Wow Acquire.
상기 신호 처리기(310)에 의해 생성된와는 오류정정 복호화기(311)에 입력된다.와은 오류정정 복호화기(311)에 의해 s0와 s1의 ML(Maximum Likelihood) 추정치인와가 되며, 추정된와은 역다중화기 및 소스 복호화기(312)에 의해 영상신호, 음성신호, 그리고 부가데이터로 복원된다.Generated by the signal processor 310 Wow Is input to the error correction decoder 311. Wow Is the maximum likelihood (ML) estimate of s 0 and s 1 by the error correction decoder 311. Wow Becomes the estimated Wow The demultiplexer and the source decoder 312 restore the video signal, the audio signal, and the additional data.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
상기한 바와 같은 본 발명은, 송신장치에서 변조된 신호가 페이딩 환경에서 다이버시티를 갖도록 시간과 공간적으로 부호화하여 다수의 송신 안테나를 통해 신호를 전송하고, 수신장치에서 다수의 수신 안테나를 통해 수신된 신호로부터 채널을 추정하고 수신된 신호와 추정된 채널을 조합하여 다이버시티 이득을 얻음으로써 다중경로(multi-path) 채널, 도플러(Doppler) 효과, 다른 신호와의 간섭 등에 강건한 디지털 방송신호를 안정적으로 수신할 수 있으므로 수신성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention transmits a signal through a plurality of transmit antennas by encoding the modulated signal in a fading environment in a time and space so as to have diversity in a fading environment. By estimating the channel from the signal and combining the received signal with the estimated channel to obtain diversity gain, it is possible to reliably protect digital broadcast signals that are robust to multi-path channels, Doppler effects, and interference with other signals. Since it can receive, there is an effect that can improve the reception performance.
또한, 기존의 송신장치에서 하나의 고출력 증폭기를 사용하여 신호를 송출하는데 비해, 본 발명은 출력이 낮은 다수의 증폭기를 사용하여 방송신호를 송출함으로써 기존의 방송구역에 신호송출이 가능하며, 고출력 증폭기의 가격은 출력이 증가할수록 기하급수적으로 증가하므로, 상대적으로 저렴한 가격에 송신 디지털 방송 시스템을 구성할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention transmits a signal using a single high output amplifier in the conventional transmission device, the present invention is capable of transmitting a signal to the existing broadcasting area by transmitting a broadcast signal using a plurality of amplifiers of low output, high output amplifier The price of is increased exponentially as the output increases, so that it is possible to construct a transmission digital broadcasting system at a relatively low price.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0073022A KR100452630B1 (en) | 2002-11-22 | 2002-11-22 | Digital broadcasting apparatus and method using the multiple transmitter/receiver antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0073022A KR100452630B1 (en) | 2002-11-22 | 2002-11-22 | Digital broadcasting apparatus and method using the multiple transmitter/receiver antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040044831A KR20040044831A (en) | 2004-05-31 |
| KR100452630B1 true KR100452630B1 (en) | 2004-10-14 |
Family
ID=37340836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0073022A KR100452630B1 (en) | 2002-11-22 | 2002-11-22 | Digital broadcasting apparatus and method using the multiple transmitter/receiver antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100452630B1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100606790B1 (en) | 2004-08-12 | 2006-08-01 | 엘지전자 주식회사 | channel equalizer using multi antenna |
| CN100461665C (en) * | 2006-07-31 | 2009-02-11 | 华为技术有限公司 | Method for testing signal in multi-antenna digital wireless communication system |
| KR100816500B1 (en) * | 2006-11-13 | 2008-03-24 | 한국전자통신연구원 | Digital broadcasting transmitter/receiver using multiple transmission antennas |
| KR100893443B1 (en) * | 2007-06-14 | 2009-04-17 | 한국방송공사 | Signal processing method and apparatus for providing digital multimedia broadcasting service in handover area |
| KR101313497B1 (en) * | 2009-10-29 | 2013-10-01 | 한국전자통신연구원 | Apparatus and Method of Multi-Antenna Transmitting for Terrestrial DTV Broadcasting Signal and Additional Data Transmission |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010013146A (en) * | 1997-05-30 | 2001-02-26 | 니시무로 타이죠 | Satellite broadcasting system and broadcasting satellite |
| KR20010084024A (en) * | 2000-02-23 | 2001-09-06 | 구자홍 | Receive apparatus for digital television |
| US20020101825A1 (en) * | 2001-01-30 | 2002-08-01 | Beck Eric C. | Optimal channel sounding system |
| KR20030012667A (en) * | 2001-08-03 | 2003-02-12 | 주식회사 한단정보통신 | System for receiving and transmitting a multi-channel signal, and method for controlling the same |
| KR20030039559A (en) * | 2001-11-13 | 2003-05-22 | 엘지전자 주식회사 | Television signal repeater |
-
2002
- 2002-11-22 KR KR10-2002-0073022A patent/KR100452630B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010013146A (en) * | 1997-05-30 | 2001-02-26 | 니시무로 타이죠 | Satellite broadcasting system and broadcasting satellite |
| KR20010084024A (en) * | 2000-02-23 | 2001-09-06 | 구자홍 | Receive apparatus for digital television |
| US20020101825A1 (en) * | 2001-01-30 | 2002-08-01 | Beck Eric C. | Optimal channel sounding system |
| KR20030012667A (en) * | 2001-08-03 | 2003-02-12 | 주식회사 한단정보통신 | System for receiving and transmitting a multi-channel signal, and method for controlling the same |
| KR20030039559A (en) * | 2001-11-13 | 2003-05-22 | 엘지전자 주식회사 | Television signal repeater |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20040044831A (en) | 2004-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6618454B1 (en) | Diversity coded OFDM for high data-rate communication | |
| US20160073122A1 (en) | Wireless transmission of high quality video | |
| US6535717B1 (en) | Method, system and apparatus for transmitting, receiving, and reproducing a digital broadcast signal | |
| US7542511B2 (en) | Wireless RF link for uncompressed transmission of HDTV signals | |
| JP2006505193A (en) | Multimedia transmission using variable error coding rate based on data importance | |
| JP2002344965A (en) | Data transmission system | |
| EP1278323A1 (en) | Ofdm modem system | |
| WO2012120743A1 (en) | Relay device and auxiliary relay device | |
| JP2004241984A (en) | Data transmission device | |
| US7366154B2 (en) | Forward error correction scheme for high rate data exchange in a wireless system | |
| KR100716894B1 (en) | Method and apparatus for transmmision signal having differential quality according to channel state | |
| KR100452630B1 (en) | Digital broadcasting apparatus and method using the multiple transmitter/receiver antenna | |
| US8804857B2 (en) | Signal processing method for terrestrial repeater | |
| US20030138058A1 (en) | Diversity coded OFDM for high data-rate communication | |
| JPH10145342A (en) | Transmitter, receiver and transmitter-receiver | |
| KR20080029872A (en) | Apparatus and method for encoding/decoding for data in multiple antenna communication system | |
| EP0962063B1 (en) | Compensating for fading in analog am radio signals | |
| US8560928B2 (en) | Diversity method using error correcting code | |
| KR100668659B1 (en) | Decoding Method for Space-Time Encoding Transmission Scheme in with multiple input multiple output system and receiving apparatus for using the method | |
| JP3033702B2 (en) | Transmission device | |
| KR100466069B1 (en) | Digital audio broadcasting transceiver | |
| JP3033701B2 (en) | Two-way transmission method | |
| JP3031468B2 (en) | Two-way transmission device | |
| JP3033703B2 (en) | Receiver | |
| Benaissa et al. | Performance Study of the Association TCM-UGM/STBC to Reduce Transmission Errors of JPEG Images. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120928 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130923 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140926 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150925 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |